نظارت بر فرآیند{0}زمان واقعی برای اطمینان از کیفیت جوش در جوشکاری لیزری بسیار مهم است. سنجش مبتنی بر بینایی، به‌عنوان یک روش نظارت غیرتماسی، به یکی از رایج‌ترین تکنیک‌ها تبدیل شده است. با گرفتن سیگنال‌های نوری از ناحیه جوش، سیستم‌های بینایی اپراتورها را قادر می‌سازند تا دینامیک حوضچه جوش و رفتار سوراخ کلید را مشاهده کنند و داده‌های ارزشمندی را برای ارزیابی کیفیت و کنترل فرآیند ارائه دهند.
درجوش لیزریسیستم‌های نظارت بر فرآیند زمان واقعی-در درجه اول بر اساس زاویه دریافت سیگنال نوری به دو پیکربندی طبقه‌بندی می‌شوند: محور خارج- و کواکسیال.
- خاموش-نظارت محور:سیگنال های فرآیند را از بالا یا از کنار حوضچه جوش در یک زاویه خاص نسبت به پرتو لیزر می گیرد.
- نظارت کواکسیال:سیگنال‌های تصویربرداری را مستقیماً از بالای حوضچه جوش و سوراخ کلید استخراج می‌کند، در راستای محور پرتو لیزر.
علاوه بر این، بر اساس منبع روشنایی، حس بصری را می توان به سیستم های فعال و غیرفعال طبقه بندی کرد. سیستم‌های فعال از یک منبع نور کمکی برای روشن-محور یا هم محور حوض مذاب و سوراخ کلید استفاده می‌کنند. در مقابل، سیستم‌های غیرفعال به تابش طبیعی ساطع شده از پلاسما یا تابش حرارتی از فلز مایع درون حوضچه مذاب به عنوان سیگنال تصویربرداری متکی هستند.
Off-Axis Vision Sensing: مزایا و معایب
در حسگر دید خارج از محور، تعیین موقعیت و نصب حسگر نسبتاً ساده و راحت است و مسیر نوری برای گرفتن تصویر ساده است. پیاده سازی روشنایی خارج از{2}}محور معمولی نیز آسان است. با این حال، این پیکربندی یک اشکال قابل توجه دارد: نمی تواند به وضوح هندسه مسطح سوراخ کلید را به تصویر بکشد. بعلاوه، قرار دادن حسگر دید خارج از{5}محور و وسایل نصب آن به فضای فیزیکی قابل توجهی در اطراف سر جوش نیاز دارد.
سنجش بینایی کواکسیال: مزایا و چالش‌های فنی
حسگرهای دید کواکسیال با نگاه مستقیم به سوراخ کلید از بالا، بر محدودیت‌های فضا غلبه می‌کنند. با پردازش تصاویر کواکسیال گرفته شده از حوضچه مذاب و سوراخ کلید، سیستم می تواند وضعیت{1}زمان واقعی فرآیند جوشکاری را نظارت و ارزیابی کند. در مقایسه با سنسورهای خارج{3}}محور، پیکربندی کواکسیال مزایای قابل توجهی از جمله ساختار فشرده، حداقل فضای مورد نیاز، و یکپارچگی یکپارچه با لنز فوکوس لیزری را ارائه می‌دهد.
با این وجود، جداسازی و استخراج سیگنال تصویربرداری کواکسیال از پرتو لیزر پرقدرت- چالش فنی اصلی باقی می‌ماند.
خوشبختانه، پیشرفت‌ها در تولید قطعات نوری به طور موثر این تنگنا را برطرف کرده است:
برای لیزرهای حالت جامد با طول موج کوتاه{{1} (مثلاً لیزرهای Nd:YAG یا فیبر):
یک تقسیم کننده پرتو معمولاً در مسیر نوری لیزر یکپارچه می شود. این اجازه می دهد تا سیگنال های نوری منعکس شده از حوضچه مذاب منحرف یا به سنسور دوربین فیلتر شوند و به جدایی تمیز از پرتو لیزر اصلی دست یابند.
برای لیزرهای با طول موج{0}بلند (مثلاً لیزرهای CO₂):
سیگنال تصویربرداری از حوضچه مذاب به طور سنتی با خراش دادن یا متمرکز کردن نور از طریق یک سوراخ میکرو{0}}در آینه گردان برای نظارت بر تغییرات در عمق سوراخ کلید استخراج می‌شود. با این حال، این روش دارای محدودیت های ذاتی است، زیرا دقت نتایج به شدت تحت تاثیر شرایط جوشکاری نوسان و تداخل پلاسما است.